微专题03 C4途径、CAM途径及光呼吸-【过高考】2023年高考生物大一轮单元复习课件与检测（新教材新高考）

第三单元·细胞的能量供应和利用 C4途径、CAM途径及光呼吸 大一轮复习 新高考·新教材·新课标 新高考·新教材·新课标 C4途径 CAM途径 光呼吸 1 2 3 新高考·新教材·新课标 思 维 导 学 新高考·新教材·新课标 C4途径 1 新高考·新教材·新课标 基 础 梳 理 1.光合作用C4途径基本概念 C4途径是有一些植物对外界吸收的CO2的固定反应是在叶肉细胞的胞质溶胶中进行的，在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化下将CO2连接到磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)上，形成四碳酸：草酰乙酸(OAA)，这种固定CO2的方式称为C4途径。C4植物每同化1分子CO2,需要消耗5分子ATP和2分子NADPH。 新高考·新教材·新课标 2. 光合作用C4途径过程图解 新高考·新教材·新课标 3. 光合作用C4途径过程解读 羧化 叶肉细胞的细胞质中的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）在PEP羧化酶作用下，把CO2固定为草酰乙酸（OAA） 还原 草酰乙酸（OAA）被还原氢（NADPH）还原后转变为C4酸（苹果酸或天冬氨酸） 转移 C4酸经胞间连丝从叶肉细胞转移到维管束鞘细胞 脱羧 维管束鞘细胞中的C4酸脱羧释放CO2，CO2参与卡尔文循环生成糖类 再生 C4酸脱羧形成的C3酸（丙酮酸或丙氨酸）再经过胞间连丝运回叶肉细胞再生成PEP 新高考·新教材·新课标 4.光合作用C4途径产生的原因 因为C4植物中含有能固定CO2为C4的相关酶，即磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，简称为PEP羧化酶（与CO2有很强的亲和力）。可促使PEP把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。 C4植物这种独特的作用，被形象的比喻成“二氧化碳泵”。 新高考·新教材·新课标 1.光合作用C3、C4途径比较 （1）C3植物和C4植物定义 人们根据光合作用碳素同化的最初光合产物的不同，把高等植物分成两类： ①C3植物：这类植物的最初产物是3-磷酸甘油酸（三碳化合物），这种反应途径称为C3途径，如水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。 ②C4植物：这类植物以草酰乙酸（四碳化合物）为最初产物，所以称这种途径为C4途径，如甘蔗、玉米、高梁等。 剖析难点·考点突破 重 难 精 讲 新高考·新教材·新课标 （2）C3植物与C4植物叶片结构比较 新高考·新教材·新课标 C3植物叶片中维管束鞘细胞较小，其内不含叶绿体，其叶肉细胞内含有典型的叶绿体，即可进行光反应又可进行暗反应。 C4植物叶片有“花环形结构”的两圈细胞，内层为维管束鞘细胞，含有叶绿体，只能进行暗反应。叶肉细胞中含典型叶绿体，能进行光反应，通过C4途径固定CO2。 新高考·新教材·新课标 （3）C3和C4植物光合途径的比较 项目 种类 CO2受体 CO2固定后产物 CO2固定场所 光反应场所 暗反应场所 C3植物 RuBP(C5) PGA(C3) 叶肉细胞叶绿体 叶肉细胞叶绿体基粒 叶肉细胞叶绿体基粒 C4植物 PEP(C3) RuBP(C5) PGA(C3) OAA(C4) 叶肉细胞细胞质基质、维管束细胞叶绿体 叶肉细胞叶绿体基粒 维管束细胞叶绿体基质 新高考·新教材·新课标 ①在光反应阶段完全相同。 ②C4植物在光合的暗反应先在叶肉细胞中经C4途径将吸收的CO2固定在苹果酸（C4）中，然后C4转移到维管束细胞释放CO2，CO2进入卡尔文循环（C3途径）。 ③C3植物C3植物只利用卡尔文循环中1，5-二磷酸核酮糖直接固定CO2。一个CO2被一个五碳化合物（1，5-二磷酸核酮糖，简称RuBP）固定后形成两个三碳化合物（3-磷酸甘油酸，PGA），即CO2被固定后最先形成的化合物中含有三个碳原子。 新高考·新教材·新课标 2.C4植物具有较高光合速率的因素 （1）C4植物的叶肉细胞中的PEP羧化酶（PEPC）对底物CO2溶解产物HCO3－的亲和力极高，使细胞中有高浓度的CO2，从而促进暗反应，降低了光呼吸，且光呼吸释放的CO2又易被再固定； （2）高光强可产生更多的[H]和ATP，以满足C4植物C4循环对ATP的额外需求； （3）鞘细胞中的光合产物可就近运入维管束，从而避免了光合产物累积对光合作用可能产生的抑制作用。 这些都使C4植物可以具有较高的光合速率。 新高考·新教材·新课标 围绕光合作用C4途径，考查科学思维 从图1中看出，玉米是C4植物，其光补偿点和光饱和点比小麦低，从图2中看出，在CO2浓度较低的情况下，玉米的光合速率大于小麦。 1.玉米是C4植物，由于叶肉细胞中含有PEP羧化酶（CO2“泵”），对CO2的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来。下图是某兴趣小组对影响光合速率的因素的研究结果，据图回答下列相关问题： 试题讲评 新高考·新教材·新课标 （1）图1中自变量是光照强度和植物种类，因变量是CO2